(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信部１０の１次コイル２０に近接させて前記１次コイル２０との間で発生する電磁気誘導により、電気的に連結されたバッテリー５０を充電する無接点充電システムに適用される受信部３０の２次コイル４０において、
支持面をなす基面４１；
前記基面４１の一側面に積層して付着され、中央に第１内部空間４２ａを置き、一側方向に外方に多数回巻線してなる第１コイル４２；
前記基面４１の他側面に積層して付着され、中央に第２内部空間４３ａを置き、前記第１コイル４２と同一方向に外方に多数回巻線してなり、前記第１コイル４２に電気的に連結された第２コイル４３；
前記第２コイル４３と重畳しない前記第１コイル４２の非重畳部分の前記基面４１の他側面に形成され、一側面の前記第１コイル４２と電気的に連結された第１付加パターン４４；及び
前記第１コイル４２と重畳しない前記第２コイル４３の非重畳部分の前記基面４１の一側面に形成され、他側面の前記第２コイル４３と電気的に連結された第２付加パターン４５；を含み：
前記第１コイル４２の前記第１内部空間４２ａと前記第２コイル４３の前記第２内部空間４３ａは同一位置に配置されなくて水平方向に一定距離だけ外れてずれた位置に拡散配置されていることを特徴とする、無接点充電システム用受信部の２次コイル。
【請求項２】
前記第１コイル４２と前記第２コイル４３の拡散配置は、前記第１内部空間４２ａと前記第２内部空間４３ａの中心が一致する０％拡散配置を超え、前記第２コイル４３が前記第１内部空間４２ａの直径（Ｒ）の分だけ前記第１コイル４２から水平方向に外れてずれた１００％拡散配置以下の範囲で拡散配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の無接点充電システム用受信部の２次コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無接点充電システムに係り、より詳しくは送信部の１次コイルとその上に近接させた受信部の２次コイルとの間で発生する電磁気誘導により、２次コイルに電気的に連結されたバッテリーを充電する無接点充電システムにおいて受信部の２次コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機を含めた各種携帯器機に電源を供給するバッテリーとしては、使い捨て用ではない再使用可能な充電式バッテリーを広範囲に使用する。充電式バッテリーの充電には伝統的に有線（接点）充電方式を広く使ったが、近年無接点（無線）充電方式の使用が増加している。
【０００３】
携帯電話機の無接点充電に関連した従来技術としては、大韓民国公告特許第１０−１９９５−０００５８１９号（１９９５．０５．３１．公告）の‘無線電話機の無接点充電システム’、大韓民国公開特許第１０−２００２−００６３０５０号（２００２．０８．０１．公開）の‘携帯電話無線充電システム’、大韓民国公開特許第１０−２００４−００１９１６４号（２００４．０３．０５．公開）の‘無線充電のための移動通信端末機のバッテリー及び充電器’、大韓民国公開特許第１０−２００４−０１０７１１０号（２００４．１２．２０．公開）の‘移動通信端末機の無線充電システム及び方法並びにそのための移動通信端末機’、大韓民国公開特許第１０−２００７−００３３１６６号（２００７．０３．２６．公開）の‘移動通信端末機及び無線充電装置’、大韓民国登録特許第１０−０８６７４０５号（２００８．１０．３１．登録）の‘ＲＦＩＤリーダーの無線周波数を用いた移動通信端末機バッテリー充電装置’、大韓民国登録実用新案第２０−０２１７３０３号（２００１．０１．０８．登録）の‘無線充電装置’、大韓民国登録実用新案第２０−０４００５３４号（２００５．１０．３１．登録）の‘無線高周波電力を充電電源として使用する携帯電話バッテリー’などがある。
【０００４】
無接点充電システムの一つである電磁気誘導方式の充電システムは、交流電源が供給される送信機（充電器）に設置された１次コイルに、充電しようとするバッテリー側の２次コイルを近接させることで、１次コイルと２次コイルとの間で発生する電磁気誘導によってバッテリーを充電するシステムである。
【０００５】
図７は一般的な電磁気誘導方式の無接点充電システムの概略図である。
【０００６】
図示のように、電磁気誘導方式の無接点充電システム１００は、送信部１１０と受信部１２０を含む。
【０００７】
送信部１１０は交流電源１１１を受けて作動する送信回路１１２と１次コイル１１３を備え、受信部１２０は送信部１１０の１次コイル１１３との間で電磁気誘導を引き起こす２次コイル１２１と充電を制御する充電回路１２２を備え、バッテリー１３０を充電回路１２２に連結した状態で２次コイル１２１を１次コイル１１３の所定位置に近接させれば、２次コイル１２１に誘導された誘導電流によってバッテリー１３０が充電される。
【０００８】
代表的な携帯器機である携帯電話機に無接点充電を適用した例を見れば、受信部（２次コイルと充電回路）が設置された“充電カバー”を携帯電話機とは別に製作し、携帯電話機のバッテリーをコネクタやケーブルで“充電カバー”に電気的に連結した状態で、“充電カバー”を充電器（送信部）に載せてバッテリーを充電する製品が開発されている。
【０００９】
しかし、“充電カバー”方式は、携帯電話機の無接点充電のために“充電カバー”を別に備えなければならない不便さがあるので、携帯電話機の一部であるバッテリーカバー（バッテリー入替えのために携帯電話機の後面を開閉するプラスチック合成樹脂カバー）に受信部（２次コイルと充電回路、この際、充電回路は携帯電話機の本体に設置することもある）を例えばインモールド射出で内蔵させることにより、別途の“充電カバー”なしに携帯電話機そのものだけで無接点充電を行う技術が開発された。
【００１０】
電磁気誘導によって無接点充電を行うとき、上下に積層される１次コイルと２次コイルはその中心が正確に一致するとき（両コイルの上下に重畳した面積が最大のとき）、最大の誘導起電力が発生して最高の充電効率を達成し、両コイルの上下に重畳した面積が減少するほど誘導起電力が次第に減少して充電効率が次第に低下し、究極には充電が中断される。
【００１１】
無接点充電の標準を備えているＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）では、無接点充電の充電効率を高めるための対策としていくつかの方案を提示している。
【００１２】
ＷＰＣの第１の方法は、１次コイルと２次コイルの中央に永久磁石を装着することで、磁力によって両コイルの位置を正確に維持する方法である（磁石方法）。
【００１３】
第２の方法は、送信部（１次コイル）上に受信部（２次コイル）を載せれば、２次コイルの位置を検出し、モーターによって１次コイルを２次コイルの位置に移動させることで、２次コイルに対する１次コイルの位置を正確に位置させる方法である（モーター制御方法）。
【００１４】
第３の方法は、送信部に１次コイルを複数設置し、ここに受信部の２次コイルを載せれば、２次コイルに最も近い１次コイルに電流を印加して両コイルの重畳した面積を広く維持することにより、結果として１次コイルと２次コイルとの間の誘導起電力を高める方法である（複数の１次コイル方法）。
【００１５】
しかし、前記“モーター制御方法”と“複数の１次コイル方法”は、“磁石方法”に比べて部品点数の増加などによって相対的に製品価格が高くなる欠点がある。また、モーター制御方法はモーターが受ける負荷を減らすために、１次コイルの重さを制限しなければならない限界があり、複数の１次コイル方法は１次コイルのアレイ構造によって送信部の大きさが過度に増加するとともに１次コイルの大きさを制限しなければならない問題点がある。
【００１６】
これにより、モーター制御方法と複数の１次コイル方法は磁石方法に比べて１０％以上の充電効率の低下が発生し、よって現実的に磁石方法を一番広く使っている。
【００１７】
磁石方法は相対的に低いコストで１次コイルと２次コイルの上下位置を定位置に維持することができる利点があるはあるが、これを携帯電話機に適用する場合、磁石によって携帯電話機のサイズ及び重量の増加を引き起こすだけでなく、適用した磁石が携帯電話機に内蔵されている磁界装置（例えば、羅針盤やジャイロセンサーなど）の誤動作を引き起こす問題があるため、現実の多くの製品においては磁石を排除して設計する実情である。
【００１８】
無接点充電システムの充電効率を補う他の接近方式は、最上の電力伝送制御のためにＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ：比例積分微分制御）のアルゴリズムを適用する方式である（ＷＰＣ  Ｓｐｅｃ  Ｖｅｒ１．０．３の５．２．３．１  Ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ参照）（電力伝送制御方法）。
【００１９】
前記電力伝送制御方法によれば、無接点充電に使われる充電周波数を例えば最大２０５ｋＨｚから最小１１０ｋＨｚの範囲で可変して使用する。すなわち、１次コイルと２次コイルが定位置に位置する、高充電効率の最上の充電条件では２０５ｋＨｚまたはこれに近い充電周波数を使い、１次コイルと２次コイルが定位置から外れて充電効率が低くなるほど徐々に１１０ｋＨｚ側の低い充電周波数を用いるとともに１次コイルに印加する電流を徐々に増加させることにより、全体の無接点充電効率が少なくとも一定効率以上に維持されるようにする。
【００２０】
しかし、電力伝送制御方法によって充電周波数を例えば２０５ｋＨｚ〜１１０ｋＨｚの範囲で可変して充電効率を改善しても、たとえ誘導起電力が発生する範囲内であるとも言っても１次コイルと２次コイルが定位置から外れていれば、例えば最小の誘導起電力が誘導される最外側位置ではその充電効率が最大充電効率に比べて２０％以上低下するなど、充電効率の補償が十分ではない限界がある。
【００２１】
また、充電効率が低い最外側位置の場合、誘導起電力の低下による充電電圧の不足分を償うために２次コイルの整流回路は１次コイルにもっと高い電圧上昇を要請するようになり、このような上昇した電圧は１次コイルから２次コイルが外れた程度だけ２次コイルの一側にだけ流入して電流が高くなり、究極に無線充電中に発熱を引き起こす原因となる。
【００２２】
無接点充電システムの充電効率を改善するための従来技術としては、大韓民国公開特許第１０−２０１０−００７４５９５号（２０１０．０７．０２．公開）の‘無線充電システム及び方法’、大韓民国登録特許第１０−１０６３１５４号（２０１１．０９．０１．登録）の‘無接点充電装置’、大韓民国登録特許第１０−０８１９６０４号（２００８．０３．２８．登録）の‘充電効率の偏差が改善された無線充電器’、大韓民国公開特許第１０−２００９−００２５８７６号（２００９．０３．１１．公開）の‘位置認識無接点電力供給装置及びバッテリー充電装置並びにこれを用いた充電システム’、大韓民国公開特許第１０−２００９−００５９５０７号（２００９．０６．１１）の‘充電状態表示機能を持つ無接点充電装置及びその充電方法’、大韓民国公開特許第１０−２００９−００６２２２４号（２００９．０６．１７．公開）の‘無線充電用メニュー提供機能を持つ移動端末機及びその充電方法’などがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、無接点充電システムの充電効率を向上させることである。
【００２４】
本発明の目的は、送信部の１次コイルと受信部の２次コイルとの間の電磁気誘導によってバッテリーを充電する無接点充電システムにおいて、１次コイルに対する２次コイルの定位置離脱による充電効率の低下を緩めることができる、受信部２次コイル、及びこれを適用した無接点充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、送信部の１次コイルに近接させて前記１次コイルとの間で発生する電磁気誘導により、電気的に連結されたバッテリーを充電する無接点充電システムに適用される受信部の２次コイルが提供される。
【００２６】
本発明による受信部の２次コイルは、基面、第１コイル、第２コイル、第１付加パターン、及び第２付加パターンを含む。
【００２７】
前記基面は、支持面をなす。
【００２８】
前記第１コイルは、前記基面の一側面に積層して付着され、中央に第１内部空間を置き、一側方向に外方に多数回巻線して形成される。
【００２９】
前記第２コイルは、前記基面の他側面に積層して付着され、中央に第２内部空間を置き、前記第１コイルと同一方向に外方に多数回巻線してなり、前記第１コイルに電気的に連結されている。
【００３０】
前記第１付加パターンは、前記第２コイルと重畳しない前記第１コイルの非重畳部分の前記基面の他側面に形成され、一側面の前記第１コイルと電気的に連結されている。
【００３１】
前記第２付加パターンは、前記第１コイルと重畳しない前記第２コイルの非重畳部分の前記基面の一側面に形成され、他側面の前記第２コイルと電気的に連結されている。
【００３２】
前記第１コイルの前記第１内部空間と前記第２コイルの前記第２内部空間は同一位置に配置されなくて水平方向に一定距離だけ外れてずれた位置に“拡散配置”されている。
【００３３】
前記第１コイルと前記第２コイルの拡散配置は、前記第１内部空間と前記第２内部空間の中心が一致する０％拡散配置を超え、前記第２コイルが前記第１内部空間の直径の分だけ前記第１コイルから水平方向に外れてずれた１００％拡散配置以下の範囲にすることができる。
【発明の効果】
【００３４】
送信部の１次コイルと受信部の２次コイルとの間の電磁気誘導によってバッテリーを充電する無接点充電システムにおいて、受信部の２次コイルとして拡散配置構造を持つコイルを適用することにより、１次コイルに対する２次コイルの定位置離脱によって発生する充電効率の低下を緩めることができる効果がある
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明が適用される例示的な無接点充電システムの概略図である。
【図２】本発明による例示的な２次コイルの分解斜視図である。
【図３】本発明による例示的な２次コイルの表面図（Ａ）と裏面図（Ｂ）である。
【図４】本発明による例示的な２次コイル（Ａ）と対照例の２次コイル（Ｂ）の平面図及び断面図である。
【図５】５０％（Ａ）及び１００％（Ｂ）拡散配置の本発明による例示的な２次コイルの平面図である。
【図６】入力電流（充電効率）の変化を測定するための１次コイルに対する本発明の２次コイル（Ａ）及び対照例の２次コイル（Ｂ）の位置変化配置図である。
【図７】一般的な誘導電流方式の無接点充電システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。以下の具体例は本発明を例示的に説明するものであるばかり、本発明の範囲を制限しない。
【００３７】
図１に示したように、本発明の２次コイル４０が適用される無接点充電システム１は、従来に代表的な携帯器機２である携帯電話機などに適用された無接点充電システムと同様に、１次コイル２０が設置された送信部１０（例えば、充電マット）と２次コイル４０が設置された受信部３０（例えば、携帯電話機）を含む。以下では携帯器機２として携帯電話機を例として主に説明し、携帯器機と携帯電話機に同一符号２を付ける。
【００３８】
周知のように、送信部１０と受信部３０には１次コイル２０と２次コイル４０の外に充電に必要な回路及びフェライトなどが設置されているが、このような回路などは本発明と直接的な関連がないので、これに関する図示や説明は省略する。
【００３９】
本発明が適用される無接点充電システム１は、従来と同様に、送信部１０の１次コイル２０上に受信部３０の２次コイル４０を近接させるとき、１次コイル２０と２次コイル４０との間で発生する電磁気誘導により、２次コイル４０に電気的に連結されたバッテリー５０を充電する。
【００４０】
本発明による２次コイル４０は、ループパターンに配線されたコイルが単一面に配線されているものではなく、図２〜図５に示したように、平らな基面４１を中心とし、基面４１の一側面（例えば、裏面）に第１コイル４２が積層され、基面４１の他側面（例えば、表面）に第２コイル４３が積層された上下の層構造を持つ。
【００４１】
前記基面４１は第１コイル４２と第２コイル４３が付着及び支持される層であり、当該技術分野に広く知られた、例えば薄膜フィルムや両面接着フィルムなどのＦＰＣＢを適用することができる。
【００４２】
基面４１の一側面に積層された第１コイル４２は、中央に第１内部空間４２ａを置き、一側方向に外方に多数回巻線された（巻かれた）ループパターンのコイルである。基面４１の他側面に積層された第２コイル４３も、中央に第２内部空間４３ａを置き、第１コイル４２と同一方向に外方に多数回巻線されたループパターンのコイルである。
【００４３】
巻線方向が反対の場合、第１コイル４２と第２コイル４３で発生する磁場の強度が相殺されるので、第１コイル４２と第２コイル４３を同一方向に巻線する。
【００４４】
第１コイル４２と第２コイル４３はそれぞれの内側端をビアホール（Ｈ１）を通じて電気的に連結することにより、全体的に一つの２次コイル４０となり、第１コイル４２と第２コイル４３のそれぞれの外側端は充電回路側に連結するための端子接続部４２ｂ、４３ｂをなす。
【００４５】
本発明の特徴によって、第１コイル４２と第２コイル４３は、図４のＢのように第１内部空間４２ａと第２内部空間４３ａが上下に正確に一致する状態で積層したものではなく、図４のＡなどに示したように、第１内部空間４２ａと第２内部空間４３ａが水平方向に一定距離だけ外れてずれた状態で積層した構造を持つ。
【００４６】
本発明の２次コイル４０において、第１コイル４２の第１内部空間４２ａと第２コイル４３の第２内部空間４３ａが上下に一致するように積層されなくて一定距離だけ外れた位置にずれるように配置した状態を“拡散配置”と言う。
【００４７】
例えば、第１内部空間４２ａと第２内部空間４３ａの中心が正確に一致する配置（第１コイルと第２コイルを上下に正確に一致させた配置）を“０％拡散配置”と言い、第２コイル４３が第１内部空間４２ａの直径（Ｒ）の分だけ第１コイル４２から水平方向にはずれている配置を“１００％拡散配置”と言うとき、本発明による２次コイル４０において第１コイル４２に対する第２コイル４３の拡散配置の範囲は、「０％＜第２コイルの拡散配置≦１００％」の範囲にすることができる。この際、第１内部空間４２ａと第２内部空間４３ａが円形ではなくて四角形の場合、好ましくは前記直径（Ｒ）は四角形の短辺の長さである。
【００４８】
図５のＡは第１内部空間４２ａの半径（Ｒ／２）の分だけ第２コイル４３が第１コイル４２からずれた“５０％拡散配置”を、そして図５のＢは第１内部空間４２ａの直径（Ｒ）の分だけ第２コイル４３が第１コイル４２からずれた“１００％拡散配置”をそれぞれ示すものである。そして、図４のＢは１次コイル４２の第１内部空間と２次コイル４３の第２内部空間をまったく一致させた“０％拡散配置”を示すものである。
【００４９】
本発明の２次コイル４０は、基面４１の一側面の第１コイル４２と基面４１の他側面の第２コイル４３が上下に一致するように配置されているものではなく互いに水平に一定距離だけ外れてずれた位置に拡散配置されているから、第１コイル４２と第２コイル４３は基面４１を挟んで上下に重畳した部分と重畳しない部分が共存する層構造となる。
【００５０】
すなわち、重畳部分は上下に第１コイル４２、基面４１及び第２コイル４３が全て存在する部分であり、非重畳部分は基面４１と第１コイル４２だけ存在するとか基面４１と第２コイル４３だけ存在する。
【００５１】
本発明による２次コイル４０は、図４のＡなどに示したように、第２コイル４３と重畳しない第１コイル４２の非重畳部分に、第１コイル４２と電気的に連結された第１付加パターン４４を基面４１の他側面に積層して形成する。同様に、第１コイル４２と重畳しない第２コイル４３の非重畳部分に、第２コイル４３と電気的に連結された第２付加パターン４５を基面４１の一側面に積層して形成する。
【００５２】
好ましくは、第１付加パターン４４は第２コイル４３とショートしない範囲で最大面積にわたって形成し、同様に第２付加パターン４５も弟１コイル４２とショートしない範囲で最大面積にわたって形成する。
【００５３】
図３に示したように、円形の第１コイル４２と円形の第２コイル４３を水平方向に一定距離だけ外れてずれた位置に拡散配置するに当たり、少なくとも一部の内部空間４２ａ、４３ａが互いに重畳する距離だけ拡散配置すれば、第１コイル４２の非重畳部分には、第２内部空間４３ａの外部に存在する相対的に大きな大弧形の第１付加パターン４４ａと第２内部空間４３ａの内部に存在する相対的に小さな小弧形の第１付加パターン４４ｂを形成することができる。
【００５４】
同様に、第２コイル４３の非重畳部分にも、第１内部空間４２ａの外部に存在する相対的に大きな大弧形の第２付加パターン４５ａと第１内部空間４２ａの内部に存在する相対的に小さな小弧形の第２付加パターン４５ｂを形成することができる。
【００５５】
この際、好ましくは、第１付加パターン４４は基面４１の反対側に存在する該当部分の第１コイル４２と同一のパターンに配線し、第２付加パターン４５は基面４１の反対側に存在する該当部分の第２コイル４３と同一のパターンに配線する。
【００５６】
本発明による２次コイル４０は、例えば０．０２５ｍｍ以下の厚さの基面４１としてのポリイミドフィルムのようなベース薄膜フィルムの上下両面に０．０１７５ｍｍ（０．５オンス）〜０．１０５ｍｍ（３オンス）の厚さの銅箔（または銅メッキ）のような伝導性薄膜が被覆された伝導性薄膜フィルムをエッチング加工することによって製作することができる。
【００５７】
すなわち、目的とする２次コイル４０の第１コイル４２と第２コイル４３のパターンに合わせて伝導性薄膜フィルムの上下両面の伝導性薄膜をエッチングし、第１コイル４２と第２コイル４３の内側端に対応する位置にビアホール（Ｈ１）を形成し、前記ビアホールを通じて半田付けして内側端を電気的に連結することで製作することができる。
【００５８】
第１付加パターン４４と第２付加パターン４５の形成は、伝導性薄膜フィルムの両面伝導性薄膜をエッチングして基面４１の両面に第１コイル４２と第２コイル４３をそれぞれ形成するとき、第１付加パターン４４と第２付加パターン４５も一緒にエッチングで形成した後、ビアホール（Ｈ２）を通じて半田付けすることにより、第１付加パターン４４のそれぞれの配線を基面４１の反対側にある第１コイル４２の対応するそれぞれの配線に電気的に連結し、同様に、第２付加パターン４５のそれぞれの配線を基面４１の反対側にある第２コイル４３の対応するそれぞれの配線に電気的に連結することで形成することができる。
【００５９】
第１付加パターン４４と第２付加パターン４５は両面伝導性薄膜フィルムの両面伝導性薄膜をエッチングして第１コイル４２と第２コイル４３を形成するとき、腐食によって除去されてしまう部分の伝導性薄膜に形成されるものなので、素材の追加投入なしに形成することができる。
【００６０】
本発明による２次コイル４０において第１付加パターン４４と第２付加パターン４５は、非重畳部分にだけ限定的に適用しながらも、２次コイル４０の最大厚さを増加させないとともに第１コイル４２と第２コイル４３の厚さを部分的に増加させて補うものとなるので、全体として２次コイル４０の抵抗を減少させることになり、結果として充電効率の改善及び発熱の減少に有用になる。
【００６１】
本発明者は５０％拡散配置と１００％拡散配置を適用して本発明による２次コイル４０を製作するとともに、他のすべての条件は同様にしながら第１コイルと第２コイルを正確に一致させて０％拡散配置を適用した２次コイル（対照例、図４のＢ）をそれぞれ製作した。このように製造された本発明の２次コイル４０と対照例の２次コイルを、同一特性の１次コイル２０上に同一条件で載せ、バッテリー５０の充電電流を６００ｍＡに設定した状態で１次コイル２０の送信部で消耗する入力電流値を測定した。
【００６２】
この際、１次コイル２０上に載せられた２次コイル４０の位置は図６に示したようである。ここで、図６のＡは本発明の２次コイル４０を適用した図、図６のＢは対照例の２次コイルを適用した図である。図６において、Ａ１とＢ１は１次コイル４２上に２次コイル４３が正確に定位置した状態（充電効率が最高の好適な状態）であり、Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３、Ａ４とＢ４、及びＡ５とＢ５は１次コイル４２から２次コイル４３がそれぞれ右側、上側、左側及び下側にそれぞれ１０ｍｍだけ外れてずれた状態（充電効率が最高よりは低下した状態）である。
【００６３】
５０％拡散配置及び１００％拡散配置を適用した本発明の２次コイル（図６のＡ）と０％拡散配置を適用した対照例の２次コイル（図６のＢ）に対し、図６の５箇所でそれぞれ測定した１次コイル４２を含めた送信部での入力電流測定値は表１のようである。
【００６４】
【表１】
0005832693.tif 000002
表１から分かるように、１次コイル２０に２次コイル４０が正確に位置した最適の場合（Ａ１、Ｂ１）には、本発明と対照例のいずれも１次コイル側の入力電流が２２０ｍＡで、最高の充電効率を示す最低値が測定され、本発明と対照例との間に違いがなかった。
【００６５】
２次コイル４０が１次コイル２０から１０ｍｍ距離だけ水平方向に外れてずれるように位置した充電効率の低下が予想される場合（Ａ２〜Ａ５、及びＢ２〜Ｂ５）には、０％拡散配置の対照例は入力電流が２６０ｍＡであるが、本発明による２次コイル４０が適用された場合の入力電流は５０％拡散配置の場合に２５６ｍＡと２５５ｍＡ、１００％拡散配置の場合に２５０ｍＡと測定された。
【００６６】
結局、本発明の２次コイル４０と対照例の２次コイルを比較すると、２次コイルが１次コイル上の定位置に載せられた場合には充電効率が互いに同一であるが、２次コイルが１次コイルの定位置から外れて充電効率が低下するときには本発明の２次コイルが対照例の２次コイルに比べて充電効率の低下が減少すること（同じな充電電流６００ｍＡを得るのに使われる入力電流が相対的に低いこと）が分かる。
【００６７】
すなわち、本発明の２次コイルを適用すれば、２次コイルが１次コイルの定位置から外れた状態で充電するときに発生する充電効率の低下を有意に緩めることが分かる。また、このような充電効率低下の緩和効果は少なくとも１００％までは拡散の程度が大きくなるほど高いことも分かる。
【００６８】
また、本発明者は拡散配置の程度が１００％を超える構造に対しても１次コイル側の入力電流をさらに測定したところ、２次コイルが１次コイルの定位置から外れた場合には、１００％を超えるある範囲までは１００％拡散配置の場合より充電効率低下を緩和する効果が低くなるはするが、対照例の０％拡散配置の場合よりは効果的であった。ただ、定位置の場合、１００％を超えた拡散配置の場合は１００％以下の拡散配置のすべての場合に比べて充電効率が低かった。
【００６９】
また、拡散配置が１００％を超えれば、第１コイル４２と第２コイル４３の内側端を電気的に連結する作業が難しくなり、２次コイルが占める面積が過度に増加する問題があるので、拡散配置は１００％を超えないことが好ましい。
【００７０】
２次コイル４０の拡散配置による充電効率に対する効果は、１次コイルと２次コイルとの間で引き起こされる誘導起電力の磁場損失が減少することによって達成されると考えられる。
【００７１】
前記測定に使用した本発明の２次コイル４０は、両面２オンス銅箔の伝導性薄膜フィルムをエッチングして製作し、インダクタンスは１０μＨであり、第１コイル４２と第２コイル４３の外径（Ｒ１）は４３ｍｍ±１０ｍｍ、内径（Ｒ２）は２７ｍｍ、第１コイル４２と第２コイル４３のループパターンのループ巻回数はそれぞれ８回で、総１６回、各巻回のループ幅は１ｍｍ、そしてループとループ間の間隔はそれぞれ０．１５ｍｍであった。
【００７２】
２次コイルに適用した銅箔の厚さは１オンス〜３オンスの多様な厚さにすることができ、厚さの差によるコイルインダクタンス値の変化は無視することができるが、抵抗値は１オンズ銅箔よりは２オンズ銅箔を使うときに減少する。前記測定に使用した２次コイルの場合、０％拡散配置を基準とし、その抵抗値は、およそ１オンス銅箔の場合８００ｍΩであり、２オンス銅箔の場合は５００ｍΩ以下であり、３オンス銅箔の場合は３００ｍΩ以下であった。
【００７３】
このように、２次コイルにおいて銅箔の厚さ変化によるインダクタンスの変化は小さいが、抵抗値は有意の差が発生するので、抵抗値を減らすためには銅箔の厚さを増加させることが必要である。
【００７４】
しかし、２次コイルの抵抗値を減少させるために銅箔の厚さを３オンズ以上に増加させるのには、精度向上のためにエッチング工程を２〜３回繰り返さなければならない。同一の銅箔厚さにおいてパターンのループ幅を増加させても抵抗値を減少させることができるが、ループ幅を増加させればインダクタンス値を合わせるためのループの巻回数が足りなくて多層構造などを採用しなければならないが、このような方法を実用化することにはコスト上昇の負担がある。
【００７５】
前記測定に使用した本発明による２次コイル４０の場合、第１付加パターン４４と第２付加パターン４５の付加による抵抗値の減少は、付加パターンのない０％拡散と比較するとき、５０％拡散の場合は約２０％、１００％拡散の場合は約４０％であった。この際、５０％または１００％の拡散配置をするが、第１付加パターン４４と第２付加パターン４５を適用しない２次コイルの場合、その抵抗値は０％拡散と実質的に同一であった。
【００７６】
したがって、本発明による２次コイル４０は、エッチングによって損失される銅箔を付加パターン４４、４５として使うことにより、銅箔厚さの増加や多層構造の適用なしに抵抗値を減少させることにも非常に有効である。
【００７７】
受信部の充電回路において充電のために消耗する総電力は受信部の２次コイルを通じて供給されるので、受信部の２次コイルはインダクタンスと抵抗値が重要である。２次コイルに流れる電流が同一である場合、２次コイルの抵抗が高ければ消耗する電力が増加して相対的に高熱が発生し、抵抗が低ければ同一電流で消耗する電力が低くなるので発熱も小さくなる。例えば、受信部において６００ｍＡで充電するとき、２次コイルの銅箔を１オンスから２オンスに変更すると、２次コイルの発熱温度をおよそ３度だけ低めることができ、３オンスに変更するとおよそ３度をさらに低めることができる。前記測定に使用した本発明による２次コイル４０において、第１付加パターン４４と第２付加パターン４５を適用して抵抗値１００ｍΩを低める度に発熱温度をおよそ１度ずつ低めることができる。
【００７８】
本発明のように２次コイル４０に拡散配置を適用する場合には、送信部上で受信部が動くとき、１次コイルと２次コイルの重畳面積の変化が相対的に小さくなることにより、２次コイルに誘導される磁場の変動が少ないので、充電効率の補完のために前述した充電周波数を可変するとき、充電周波数の変化量が安定される効果もある。
【００７９】
以上本発明として２次コイル４０を拡散配置の構造に形成した場合を説明したが、１次コイル２０に本発明の２次コイルのような拡散配置を適用する場合と１次コイル及び２次コイルの両方に拡散配置を適用する場合にも充電効率改善の効果があると予測される。
【００８０】
また、図示の具体例の２次コイル４０は最も一般的な形態である円形ループの場合を例示したが、円形ではない四角形などの他のループパターンの形状に形成することも特に制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７】
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